双频激光测量系统及其在IC加工设备中的应用

　　前言

　　IC加工设备例如电子束曝光机、图形发生器以及投影光刻机中的精密定位x一y工件台系统，实际上是带有座标测量的双向定位工件台系统，工件台系 统的定位精度直接影响图形加工精度。众所周知，工件台系统精度是机械结构精度和测量系统精度的综合，精密定位工件台的座标测量方法普遍采用激光干涉仪法。 因此在设计合理的工件台机械结构的同时，必须合理选择高精度、高速度和高可靠性的测量系统。美国HP公司生产的5501型双领激光侧量系统普遍地应用于 IC加工设备中。表1列出几种电子柬曝光机、投影光刻机以及图形发生器中采用双频激光测量精密定位工件台的技术指标。

　　双频激光测量系统的特点

　　以往采用的单频激光测量系统是一个直流测量系统，接收器接收到的信号是激光相干后产生的光亮暗变化条纹，前置放大器采用直流放大器，该系统必然 存在直流光平和直流电平的漂移问题，抗干扰性差，工作不稳定.采用双频激光测量系统，激光束是包含有两个频率f1和f2且幅值相等的光束，.分别表示为：

　　脉冲数N。由以上分析可见双频激光测量系统实际上是一个交流测量系统，前置放大器可采用高倍率的交流放大器，因此无零点漂移，抗干扰性好，工作 稳定，光强衰减到90%仍然能得到所需要的信号。国内外IC加工设备广泛采用美国HP公司生产的5501型双频激光测量系统，作为精密定位x一y工件台的 位置测量系统。

　平面座标测量系统的构成

　　IC加工设备中精密定位x一y工件台系统，实质上是带有座标测量的平面座标系统，用激光波长作为工件台x一y方向测量的标尺。采用HP一5501型双频激光干涉仪为基础的平面座标侧量系统由以下几部分组成:

        1.干涉光路:主要包括有产生激光束的5501A或者5501B激光头传感器，激光头本身带有稳频系统(波长稳定度为士Zx10-8)和标准参考信号检测 器。主要的光学镜头有:I0701A或10567A等束分光镜，激光束经等束分光镜后分为x、y两束光，不仅要求两束光的光强相等，而且要求每束光中的 P、‘S分量光强也相等，以使得相干后明、暗变化干涉条纹对比度好。l0706A/B平面涉镜，要求对6328A波长的激、光，其反射及透射偏振度达到 99%以上。L形长条反射镜，它采用膨胀系数甚小的零膨胀玻璃为基体材料，反射镜面上镀有多层反射膜，对波长6328A的激光其反射率要求达95%以上。 10707A反射式转折镜用于改变光的方向。IO78OA/B接收器俭测干涉镜位移信息并产生测量信号。图2示出在平面座标测量中双频激光于涉仪的光路布 局图，戎所研制的可变矩形束电子束曝光机采用图2(a)的布局结构。